Studiu tehnico-economic privind constructia produsului P. procesul tehnologic de fabricare a reperului R siarea echipamentului tehnologic E

Studiu tehnico-economic privind constructia produsului P. procesul tehnologic de fabricare a reperului R si proiectarea echipamentului tehnologic E

P – Strangere hidraulica

R – Brida

1. Date initiale generale

Programa de productie: 7000de bucati/an

Unitatea de productie : SC. HESPER SA

Obiectiv principal: introducerea unei noi tehnologii

Fond real de timp: 255x1x8=2040 de ore/an

Cerinta economica: cost minim de fabricatie

2. Analiza constructiva functional-tehnologica

2.1 Schite constructive ale produsului si reperului

-schita a produsului Strangere hidraulica se prezinta in fig.2.1, in care reperul considerat are poz 3.

Fig. 2.1

-schita a reperului brida se prezinta in fig.2.2, unde Sk , k=1,2 sunt suprafete definitorii

Fig. 2.2

2.2 Date constructiv- functionale

2.2.1 Schite constructive

a.     Caracteristicile suprafetelor

2.2.2 Caracteristici prescrise suprafetelor

Tabelul 1. Suprafetele reperului

b.     Caracteristicile de material

Tabelul 2. Domenii de utilizare a materialului

Abaterile limita generale pentru dimensiunile liniare ( ISO 2768) sunt prezentate in tabelul 2.3

Clasa de toleranta Abateri limita pentru dimensiuni nominale [mm] Simbol Descriere 0,5…3 3…..6 6….30 30….120 m mijlocie ± 0,1 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,3

Tabelul 3. Abateri limita generala

Tabelul 4. Compozitia chimica

Tabelul 5. Proprietati mecanice

c.      Masa

d.     Clasa de piese

Avand in vede caracteristicile sale geometrice reperul “Flansa intermediara” face parte din clasa de piese PARGHII SI FURCI

2.2.3 Functiile ansamblului, produsului si suprafetelor

a.     Functiile ansamblului

Regleaza forta de strangere

b.     Functiile reperului:

Legatura intre corpul pozitia 8 si restul ansamblului

c.      Functiile suprafetelor

2.2.4. Tehnologicitate

a.     Gradul de unificare a elementelor constructive (λe)

λe=ld / lt , λe € (0;1]

unde: ld - este numarul dimensiunilor diferite

lt - este numarul total al elementelor

Se analizeaza urmatoarele grupe principale de caracteristici geometrice,dupa cum urmeaza:

Gauri cilindrice

3 gauri 12 H7 λe=

Tesituri

11 x 45˚             λe=

Rugozitati

3 x Ra 3.2          λe=

3 x Ra 1.6

λ

b.     Concordanta dintre caracteristicile constructive prescrise si cele impuse de rolul functional / tehnologic

S-au propus 1 modificare:

1.     Introducerea bosajelor pe suprafetele exterioare ale reperului care intra in contact cu alte repre ale ansamblului; s-a operat aceasta modificare pentru reducerea costului de fabricatie

λ_{c =}

Dupa realizarea modificarilor:

λ_c = 1

c.      Conditii de tehnologicitate impuse de unificarea constructive

Din punct de vedere al conditiei principale impuse de unificarea constructiva , respective numar minim posibil al dimensiunilor elementelor constructive, se apreciaza ca aceasta este acceptabila.

d.     Conditii de tehnologicitate impuse de procedeele tehnologice

Tabel 6. Criterii matritare

2.3 Semifabricare si prelucrari

2.3.1 Semifabricare

Se cunosc :

materialul prescris OL50, forma si dimensiunile prescrise (vezi desen reper), programa de productie data 7000 buc/an;

caracteristicile semifabricatelor, metodelor si procedeelor de semifabricare;

Avand in vedere considerentele de mai sus,se adopta doua variante ethnic-acceptabile de semifabricare, prezentate in tabelul urmator.

Tabel 7. Semifabricari

Laminarea

L_n= n ( l₀ + 2A_p +b )- b

Unde:

L_n- lunigea barei de OL50 [500,1000,1500,2000,2500,3000 mm]

l₀ – dimensiunea piesei

A_p – adaosul de prelucrare

b – distanta dintre 2 piese successive

Pt:  

L_n=500 →n=

L_n=1000 →n=

L_n=1500 →n=

L_n=2000 →n=

L_n=2500 →n=

L_n=3000 →n=

2.3.2 Prelucrari

1.5.           Structura detaliata a procesului(elor) si sistemului(elor) de productie

Structura detaliata a fiecarei variante de proces/sistem tehnologic s-a determinat prin dezvoltarea elementelor structurale preliminare si prin includerea celorlalte elemente definitorii, dupa cum urmeaza:

1.5.1. Nomenclatorul, fazele si schemele de orientare-fixare associate operatiilor

a. Nomenclatorul operatiilor: la fiecare varianta de process tehnologic, PT1 si PT2, s-au stabilit operatiile complementare si, corespunzator, nomenclatorul operatiilor, care se prezinta in tabelul 1.5.1

b. Fazele si schemele de orientare-fixare

La fiecare varianta de process tehnologic PT1 si PT2, prin aplicarea metodologiilor specifice, s-au determinat fazele si schemele de orientare-fixare (SOF), fiecare dintre acestea intr-o singura varianta.

Fig.3

Fig. 4

c. Determinarea SOF-O pentru operatia 60 Gaurire-PT2

Date initiale:

schita simplificata a operatiei

E1. Identificarea CTO si calculul ξa(wj)

Di← ┴ →S1

Di← →S2

Di←   →S3 CONCENTRICITATE

Rezulta: Wj: ┴ ,

ξa(wj)

Se adopta ξa(wj)= T(wj)

Se adopta ξa(wj)= T(wj)

T (conc) =

E2. EGT si E/M-O/F/R/A

EGT se stabilesc astfel incat BT≡BC, respective EGT: S1,S2;

E/M-O: corespund simbolurilor [1], [2], [3], [4], [5], [6];

EF: corespund simbolurilor: [7], [8];

E/M-R/A: nu este cazul.

E3. Dimensiunile definitorii ale EO,SOF-TP, ξa(wj),SOF-TA, SOF-O

Dimensiuni definitorii : α_prisma = 120 ˚

SOF-TP, ξa(wj),SOF-TA:

PT 2

10. CTO : 26 h8     ξ₀^a (26) = ½ T(26) = ½ T(IT11) = ½ (0.130) = 0.065

ξ₀ (26) = 0 ≤ ξ₀^a

20. CTO : 26 h8     ξ₀^a (26) = ½ T(26) = ½0.033 = 0.016

ξ₀ (26) = 0 ≤ ξ₀^a

30. CTO: 40 ξ₀^a (40) = ½ T(40) = ½0.016 = 0.080

ξ₀ (40) = 0 ≤ ξ₀^a

┴ ξ₀^a (┴) = ½ T(┴) = ½0.4 = 0.2

ξ₀ (┴) = 0 ≤ ξ₀^a

ξ₀ Conc = ½ 0.8/sin60˚ = ½ 0.8/1.73 = 0.46 ≤ 0.5

SOF – O → [1] + [2] + [6] + [7]

1.5.2. Utilajele si SDV-urile, metodele si procedeele de reglare la dimensiune

a) Utilajele

Avand in vedere tipurile de utilaje adoptate,continutul operatiilor,precum si dimensiunile de gabarit ale semifabricarului/piesei,pentru fiecare operatie sau grup de operatii se stabilesc utilajele, U, intr-o varianta, dupa cum se prezinta in tabelul urmator .

b. Dispozitivele port-piesa (DPP)

Avand in vedere schemele de orientare-fixare si caracteristicile specifice ale utilajelor,se stabilesc dispozitivele de prindere a piesei DPP, pentru fiecare operatie sau grup de operatii dupa cum se prezinta in Tab

c. Sculele de prelucrare (S) si dispozitivele port-scule (DPSC)

Avand in vedere tipurile de scule adoptate, continutul fazelor de prelucrare, caracteristicile specifice ale semifabricatului/piesei, precum si caracteristicile specifice ale utilajelor de prelucrare / dispozitivelor port scule, pentru fiecare faza sau grup de faze de prelucrare,se stabilesc sculele, S, si,corespunzator dispozitivele port-scule,DPSC, intr-o varianta, dupa cum se prezinta in Tab.

Sculele de prelucrare si dispozitivele port-scule pentru PT1

Sculele de prelucrare si dispozitivele port-scule pentru PT2

Fig.1

Fig.3

Fig. 4

Fig.5

d. Metodele si procedeele de reglare la dimensiune

Avand in vedere programa de productie/continutul operatiilor/fazelor si caracteristicile specifice ale utilajelor, se stabilesc metodele si respectiv, procedeele de reglare la dimensiune, intr-o varianta, dupa cum se prezinta in Tab.

4.2.3. Adaosurile de prelucrare si dimensiunile intermediare

Adaosurile de prelucrare “A”,s-au determinat prin alegere din tabele normative, iar dimensiunile intermediare, L, prin calcul dupa cum urmeaza: se subliniaza urmatoarele: ΣAk=Ao ; Lk-1=Lk±Ak; Dk-1=Dk±2Ak, unde k=n , + pentru dimensiuni tip arbore iar – pentru dimensiuni tip alezaj.

Adaosuri de prelucrare pentru PT1

Adaosuri de prelucrare pentru PT2

Calculul parametrilor regimurilor de aschiere s-a facut utilizand urmatoarele formule:

a)      Pentru fazele de tip gaurire

Se stabileste adaosul de prelucrare A_p si adancimea de aschiere t:

t = A_p=D/2 [mm]

In functie de diametrul burghiului se alege durabilitatea economica T_ec , uzura admisibila h_£ si avansul de aschiere s care apoi se standardizeazaconform caracteristicilor masinii – unelte.

Viteza de aschiere v se alege in functie de diametrul burghiului si avansul stabilit.

Aceasta viteza se corecteaza:

v_cor = v_tab *K₁*K₂*K₃

unde : K₁ tine seama de starea materialului

K₂ tine seama de adancimea de aschiere

K₃ tine seama de rezistenta materialului

Turatia n

n = [rot/min]

Se alege din gama de turatii a masinii – unelte o valoare apropiata.

Se calculeaza viteza reala de aschiere v_r :

v_r = [m/min]

b)      Pentru fazele tip frezare

Se stabileste adancimea de aschiere t:

t = A_p

Avansul s_r de lucru de stabileste in functie de rugozitatea suprafetei R_a si de rezistenta materialului prelucrat.

s_d = s_r/z [mm/dinte]

Durabilitatea economica T_ec se stabileste in functie de tipul sculei.

Avand in vedere adancimea de aschiere si avansul stabilit, se alege din normative valoarea vitezei v_tab. Aceasta valoare se corecteaza:

v_cor = v_tab * k_vD * k_vB * k_vZ* k_vT * k_v

unde: k_vD functie de diametru

k_vB functie de latimea de frezat

k_vZ functie de numarul de dinti

k_vT functie de durabilitatea frezei

k_v functie de starea materialului

Turatia n se determina utilizand relatia:

n = [rot/min]

Din caracteristicile masinii – unelte se alege o valoare apropiata.

Viteza reala de aschiere va fi :

v_r = s_d * z *n [mm/min]

a) Faze tip gaurire

b) Faze tip frezare

c) Fazele tip debitare

La nivel de operaie, norma de timp are expresia:

T_n=T_u+T_pi/n -> T_n=T_b+T_a+T_dt+T_on+T_pi/n₀ [min/buc]

T_b=St_bk

t_b=[(l_max+l₁+l₂)/w]*i[min];

w=n_r*s_r

T_a=t_a1+S(t_a1+ t_a3+ t_a4)*n

T_op= T_h+ T_a, unde:

T_u=timpul unitar

T_pi=timpul de pregatire-incheiere la locul de munca

n₀=numarul de piese din lotul care urmeaza a fi prelucrat

T_b=timpul de baza

T_a=timpul auxiliar

T_dt=timpul de deservire tehnica

T_do=timpul de deservire organizatorica

T_on=timpul de odihna si necesitati firesti

T_a1, T_a2, T_a3=timpi auxiliary de comanda, reglare si respectiv control

i=numarul de treceri

w=viteza de avans

Se adopta n₀=100buc

Elementele componente ale normelor de timp pentru fiecare operatie s-au determinat fie prin calcul, prin alegere din normative si sunt prezentate mai jos:

PT1

a)      Debitare

T_b= 1.6 min;

T_a= 0.22 min;

T_op= T_a+ T_b= 1.82 min;

Tdt=4.37*2/100=0,08min;

T_do=5.42/100=0,021 min;

T_on=5.42*3/100= 0,1min;

Tn=Tb+Ta+Tdt+Tdo+Ton+Tpi/no= 1.97 [min/buc]

b) Prelucrare complexa

T_b= 5.11 min;

T_a= 4.89 min;

T_op= T_a+ T_b= 10 min;

Tdt=5.11*2/100=0,10min;

T_do=10/100=0,1 min;

T_on=10*3/100= 0,3min;

Tn=Tb+Ta+Tdt+Tdo+Ton+Tpi/no= 10.5 [min/buc]

PT2

a)      Frezare I

T_b= 0.33 min;

T_a= 0.91 min;

T_op= T_a+ T_b= 1.23 min;

Tdt= T_b *5.5/100=0,018min;

T_do= T_b+ T_a *1.2/100=0,014 min;

T_on= T_b+ T_a *3/100= 0,037 min;

Tn=Tb+Ta+Tdt+Tdo+Ton+Tpi/no= 1.73 [min/buc]

b)      Frezare II

T_b= 0.25 min;

T_a= 0.91 min;

T_op= T_a+ T_b= 1.16 min;

Tdt= T_b *5.5/100=0,013min;

T_do= T_b+ T_a *1.2/100=0,013 min;

T_on= T_b+ T_a *3/100= 0,034 min;

Tn=Tb+Ta+Tdt+Tdo+Ton+Tpi/no= 1.63 [min/buc]

c)      Frezare III

T_b= 0.21 min;

T_a= 0.91 min;

T_op= T_a+ T_b= 1.11 min;

Tdt= T_b *5.5/100=0,011min;

T_do= T_b+ T_a *1.2/100=0,013 min;

T_on= T_b+ T_a *3/100= 0,033 min;

Tn=Tb+Ta+Tdt+Tdo+Ton+Tpi/no= 1.47 [min/buc]

d)      Gaurire Ø12

T_b= 0.3 min;

T_a= 0.37 min;

T_op= T_a+ T_b= 0.67 min;

Tdt= T_b *2/100=0.006 min;

T_do= T_b+ T_a /100=0,0067 min;

T_on= T_b+ T_a *3/100= 0,02 min;

3*Tn=Tb+Ta+Tdt+Tdo+Ton+Tpi/no= 2.48 [min/buc]

e)      Alezare Ø12H7

T_opi= 1.5*K min;

K=K_a*K₁*K₂

K₁=1

K₂= 238.8/240 = 0.99

K_a = 0.77

T_a = 0.34 min;

T_op= T_a+ T_opi= 1.14 min;

T_pi= 3+4=7 min;

T_d= T_op *8/100=0,091 min;

T_on= T_op *8/100= 0,091 min;

3*Tn=T_op +T_d +T_on+_Tpi/100 = 4.17 [min/buc]

1.6 Analiza economica a unor variante tehnologice

Se considera analiza economica a variantelor de procese tehnologice PT1 si PT2 in vederea determinarii variantei optime cu cost minim. Cele doua procese sunt descrise in tabelul de mai jos, prin operatiile de prelucrare incluse si timpii normali asociati.

Tab.

Expresia generala a costului de fabricare

Costul de fabricare este: C=AX+B unde:

C - costul de fabricare [RON]

X - volumul de productie [buc]

A – costul de fabricare direct unitar [RON/buc] (dependent de produs/reper)

B – costul de fabricare indirect [RON] (independent de produs/reper)

Expresia costului de fabricare direct unitar

Costul de fabricare direct unitar, A, [RON/buc], este: A=Cα+Cβ+Cγ+Cδ+Cη+CΦ unde:

Cα- costul materialului consumat [RON/buc]

Cβ- costul manoperei [RON/buc]

Cγ- costul asigurarilor sociale [RON/buc]

Cδ- costul cu ajutorul de somaj [RON/buc]

Cη- costul regiei (pentru energi, substante de lucru, curateni, etc.) [RON/buc]         

CΦ- costul amortizarii si reparatiilor capitale ale utilajelor [RON/buc]

Costul materialului consumat, Cα [RON/buc], este: Cα= m_rc_r+m_dc_d unde:

mr - masa reperului [kg/buc]

md - masa deseurilor [kg/buc]

cr - costul unitar al materialului reperului [RON/kg]

cd - costul unitar al meterialului deseurilor [RON/kg]

Se recomanda

c_d=1,5 * c_r;

c_r=5 ron/kg

c_d1=1.5*5=7.5 ron

c_d2=1.5*5=7.5 ron

m_d1=0.96 kg

m_d2=0.37 kg

m_r= 1.49 kg

c_£1=1.49*5+0.96*7.5= 7.45 + 7.2 =14.65 ron

c_£2=1.49*5+0.37*7.5= 7.45 + 2.77 =10.22 ron

Costul manoperei, Cβ [RON/buc], an condițiile in care toate activitațile din operatiile se efectueaza de acelasi operator, este Cβ=STniSi/60 unde:

Tn-norma de timp [min/buc]

S-salariul operatorului [RON/ora

i-numarul de ordine al operației

Se considera: Si=8 [RON/ora] => Cβ₁=1,49 [RON/ora]; Cβ₂=3.06 [RON/ora]

Costul asigurarilor sociale, Cγ [RON/buc], este Cγ= Kγ Cβ/100 unde:

Kγ= cota procentuala [%]. Se recomanda Kγ=25-45. Se considera Kγ=35%

Cγ₁=0,52 [RON/buc]; Cγ₂= 1,07 [RON/buc]

Costul cu ajutorul de somaj, Cδ [RON/buc], este: Cδ =Kγ Cβ/100 unde:

Kγ= cota procentuala [%]. Se recomanda Kγ=5-10. Se considera Kγ=5%

Cδ₁=0,07 [RON/buc]; Cδ₂= 0.15 [RON/buc]

Costul regiei, Cη [RON/buc], este: Cη= Kη( Cβ+ Cγ+ Cδ)/100 unde:

Kη= cota procentuala [%]. Se recomanda Kη=35-85. Se considera Kη=60%

Cη₁=1,24 [RON/buc]; Cη₂= 2,56 [RON/buc]

Costul amortizarii și reparațiilor capitale ale utilajelor, CΦ [RON/buc] este: CΦ=SV_ui(1/Z_ui+K_ui/100)T_ui/(60H_ui), unde:

V_u – valoarea de achiziție a utilajului [RON]

Z_u – numarul anilor de amortizare [ani]

K_u – cota procentuala privind reparațiile [%]

H_u – numarul orelor de funcționare pe an [ore/an]

Se recomanda Z_u =5-10 K_u =15-35 H_u=zhs;

Se considera V_u= 220000 RON – centru CNC

60000 RON – masina de frezat

37000 RON – mașina de gaurit

42000 RON masina de debitat

Z_u =8

K_u = 25;

H_u = 8*240*1=1920

CΦ₁=[42000*(1/8+25/100)*1.97/60*1920]+[220000*0.375*10.5/60*1920]= 7.77 RON/buc

CΦ₂= [60000*0.375*1.73/60*1920] + [60000*0.375*1.63/60*1920] +[60000*0.375*1.47/60*1920] [37000*0.375*2.48/60*1920] + [37000*0.375*4.17/60*1920]= 1.71 [RON/buc]

A1=7.77 + 1.49 + 0.52 + 0.07 + 1.24 = 11.02 RON/buc

A2= 1.71+ 3.06 + 1.07 + 0.15 + 2.56 = 8.55   RON/buc

a.      Expresia costului de fabricare indirect

Costul de fabricare indirect, B [RON], reprezint[ costul amortizarii si intretinerii echipamentelor (scule, dispozitive, etc.) speciale/specializate, respectiv:

B=SV_ei(1/Z_ei+K_ei/100) unde:

V_e – valoarea de achizitie a echipamentului [RON]

Z_e – numarul anilor de amortizare [ani]

K_e – cota procentuala privind intretinerea [ore/an]

Se recomanda:

Tab.

Se considera B1=3800 RON

B2=4200 RON

b.     Costul de fabricare asociat variantelor tehnologice

Se considera cele doua variante v, v=1 sau , de procese tehnologice. Pentru varianta tehnologica v, v=1 sau2, expresia costului de fabricare este: C_v=A_vX+B_v

C_v1= 11.02 X +3800

C_v2=   8.55 X +4200

C_v1> C_v2 oricare ar fi X>0 => PT2 este varianta optima

Pentru programa de productie data, P=4000 buc/an, costul de fabricare este:

C=AP+B => C=8.55 *7000+4200=64050 [RON/an]

2.Proiectarea de echipament tehnologic

2.1 Date initiale

Echipamentul tehnologic proiectat este un dispozitiv de gaurit utilizat in cadrul Operatiei 40 Gaurire, PT2.

Schema de orientare si fixare optima (SOF-O) a fost stabilita anterior si este prezentata in figura de mai jos:

Obiectivul principal il reprezinta introducerea echipamentului nou in vederea reducerii costului de fabricare. Cerinta economica: cresterea productivitatii muncii.

2.2 Evidentierea unor caracteristici constructiv functionale

Principalele functii pe care le indeplineste echipamentul sunt:

-pozitionarea, orientarea si fixarea piesei;

-ghidarea sculelor aschietoare si rigidizarea lor.

Descrierea unui ciclu complet de functionare:

1.            Se prinde piesa in dispozitiv astfel :

-orientarea piesei se face cu prisma cu unghiul la varf de 120 ˚ pozitia 15 ;

-strangerea piesei se face cu ajutorul unei bride pozitia 16, a unui prezon pozitia 23, a unei piulite pozitia 17 si a unei saibe pozitia 2;

2.            Se verifica orientarea si fixarea piesei in dispozitiv;

3.            Se strange surubul de fixare al mecanismului cu surub pozitia 3;

4.            Se pozitioneaza dispozitivul pe masa masini - unelte in raport cu axa sculei;

6.            Se apropie scula de dispozitiv, si prin bucsele de ghidare, pozitia 12, se executa succesiv cele doua gauri Ø 12;

7.            Dupa ce se executa prelucrarile, se slabeste surubul mecanismului si al bridei;

8.            Se scoate piesa din dispozitiv;

9.            Se curata dispozitivul de aschii;

10.         Se reia ciclul.

Bibliografie:

1. Vlase A, s.a.-Regimuri de aschiere,adaosuri de prelucrare si norme tehnice de timp,E.T.,Bucuresti, vol. 1-1983.

2. Vlase A, s.a.-Regimuri de aschiere,adaosuri de prelucrare si norme tehnice de timp,E.T.,Bucuresti, vol. 2-1987.

3. Vlase A, s.a.-Regimuri de aschiere,adaosuri de prelucrare si norme tehnice de timp,E.T.,Bucuresti, vol. 3-1987.

4. Vlase A, s.a.-Tehnologia constructiilor de masini, E.T.,Bucuresti 1996

5. Picos C,s.a.-Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanica prin aschiere, E.Universitas,Chisinau, vol. 1-1992.

6. Picos C,s.a.-Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanica prin aschiere, E.Universitas,Chisinau, vol. 2-1992.

7. Blaer P,s.a.-Cartea maistrului prelucrator, E.T.,Bucuresti, 1986.

8. Rosculet V,s.a.-Proiectarea dispozitivelor, E.D.P.,Bucuresti 1982

9. Tache V, s.a. –Proiectarea dispozitivelor pentru masini-unelte, E.T.,Bucuresti 1995

10. Fonte si oteluri-Standarde si comentarii in vigoare

11. Scule aschietoare-Standarde in vigoare

12. Notite de curs.